© РИА Новости / Дмитрий Астахов
В МФТИ разработали способ получения нанокерамики из нитратов индия, галлия и цинка. Из неё сделают «чернила» для изготовления транзисторов и другой электронной техники. Сообщения об этом опубликованы в научном журнале. Ceramics International.
Керамика наноразмерная — это материалы, состав которых состоит из частиц размером от одного до ста нанометров. Благодаря малым размерам эти материалы отличаются от обычных керамических свойством — физическими и химическими.
Материал применяют при изготовлении электронных компонентов: конденсаторов, резисторов и транзисторов. С его помощью создают устройства на гибких основах. Наноразмерные керамики используются в производстве светодиодов, лазеров и других оптических элементов.
Подобные керамики прочнее и жестче крупнозернистых аналогов. Уникальные оптические эффекты, например флуоресценция, наблюдаются у наноразмерных керамик. .
Для изготовления керамических материалов обычно применяют метод твердофазного синтеза: смешивание исходных компонентов и их нагрев до высокой температуры (примерно 1300 градусов Цельсия). Чем выше температура нагрева, тем больше размер частиц получаемой керамики.
Ученые МФТИ предложили способ производства нанокерамики с различной степенью кристалличности, от полностью аморфного до высококристаллического состояния. Это достигается путем регулирования температуры отжига от 500 до 900 градусов Цельсия. В полученном материале отсутствуют нежелательные кристаллические примеси.
Разработанная технология позволяет добиться гораздо более низких температур. Это помогает сохранить небольшой размер частиц. В результате свойства получаемых “чернил” улучшатся, что позволит в дальнейшем печатать электронные устройства. Использовать порошки, полученные с помощью высокотемпературных технологий, невозможно, так как чернила не будут обладать необходимыми свойствами и стабильностью. Именно поэтому был предпринят поиск новой технологии получения. Глеб Зирник, сотрудник лаборатории полупроводниковых оксидных материалов МФТИ, рассказал об этом в ходе исследования.
Ученые провели оптические измерения для выяснения влияния размера кристаллов на их свойства. В частности, изучили поглощение в инфракрасном спектре и обнаружили 17 линий поглощения, связанных с колебаниями атомов. Характерные особенности зависят от температуры спекания и, соответственно, размера кристаллов.
Светлана Гудковая, старший научный сотрудник и заместитель заведующего лаборатории, считает, что данный подход может быть полезен для получения не только материалов системы In-Ga-Zn-O, но и других оксидных систем. Например, метод подходит для изготовления замещенных ферритовых материалов, с которыми также работает лаборатория.
Для изучения роста частиц оксида индия-галлия-цинка провели эксперименты с рентгеновской дифракцией. Исследовались зависимости изменения условий роста от температуры и времени, а также рассчитывалась энергия активации роста при разных режимах термической обработки.
Изучение формы и состояния кристаллов при различных температурах осуществлялось методами электронной микроскопии. В материале элементы распределены равномерно, примесей нет. Таким образом, синтез прошел успешно. – рассказал один из авторов исследования, Денис Винник, возглавляющий лабораторию полупроводниковых оксидных материалов МФТИ.
Полученные результаты можно использовать при создании новых «чернил» на основе IGZO, которые могут применяться в электронике или для печати на разных поверхностях.
Информация предоставлена пресс-службой МФТИ
Источник фото: ria.ru